La plupart des gens connaissent les bangs soniques, même s'ils ne savent pas exactement comment ils fonctionnent. La NASA explique que l'air réagit comme un fluide aux objets se déplaçant plus rapidement que la vitesse du son. Cet objet rapide force rapidement les molécules d’air environnantes à se rassembler, provoquant un changement de pression atmosphérique semblable à une vague qui se propage dans un cône appelé cône de Mach, comme dans le sillage d’un bateau. Lorsque l'onde de choc passe au-dessus d'un observateur au sol, le changement de pression atmosphérique produit le bang sonique.
Des recherches antérieures ont suggéré que la lumière puisse également produire un sillage semblable à celui d'un cône, appelé "cône de Mach photonique", rapporte Charles Q. Choi chez LiveScience . Mais ils n'avaient aucun moyen de tester l'idée. Des chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis ont mis au point une caméra ultrarapide capable de capter le boom lumineux en action.
Choi rapporte que l'ingénieur en optique Jinyang Liang et ses collègues ont tiré un laser vert à travers un tunnel rempli de fumée de glace carbonique. L'intérieur du tunnel était entouré de plaques en caoutchouc de silicone et en poudre d'oxyde d'aluminium. L'idée était que, puisque la lumière se déplaçait à des vitesses différentes selon les matériaux, les plaques ralentiraient la lumière laser, ce qui laisserait un sillage lumineux en forme de cône.
À l'aide d'une caméra ultrarapide, les scientifiques ont réussi à visualiser la diffusion de la lumière dans différents matériaux. Crédit: Avances scientifiquesBien que malin, cette configuration n’était pas la vedette de l’étude: c’était la caméra «série» que les chercheurs ont développée pour capturer l’événement. Choi rapporte que la technique de photographie, appelée photographie ultra-rapide comprimée à codage sans perte (LLE-CUP), peut capturer 100 milliards d'images par seconde en une seule exposition, permettant aux chercheurs de capturer des événements ultra-rapides. La caméra a fonctionné, capturant pour la première fois des images du cône de lumière créé par le laser. Les résultats apparaissent dans la revue Science Advances.
«Notre caméra est différente d'une caméra ordinaire dans laquelle vous prenez simplement un instantané et enregistrez une image: notre caméra fonctionne en capturant d'abord toutes les images d'un événement dynamique en un seul instantané. Et ensuite, nous les reconstruisons un à un », explique Liang à Leah Crane, de New Scientist .
Cette nouvelle technologie pourrait ouvrir la porte à une nouvelle science révolutionnaire. "Notre caméra est assez rapide pour regarder les neurones en feu et visualiser le trafic en direct dans le cerveau", a déclaré Liang à Choi. "Nous espérons pouvoir utiliser notre système pour étudier les réseaux de neurones afin de comprendre le fonctionnement du cerveau."
En fait, LLE-CUP est peut-être trop puissant pour surveiller les neurones. «Je pense que notre appareil photo est probablement trop rapide», a déclaré Liang à Kastalia Medrano, à Inverse . «Donc, si nous voulons le faire, nous pouvons le modifier pour le ralentir. Mais maintenant, nous avons la modalité d’image qui nous attend, alors si nous voulons réduire la vitesse, nous pouvons le faire. "
La technologie, explique Liang à Crane, peut être utilisée avec les caméras, les microscopes et les télescopes existants. Selon Crane, non seulement il peut examiner le fonctionnement de neurones et de cellules cancéreuses, mais il pourrait également être utilisé pour examiner les modifications de la lumière d'objets tels que la supernova.
